目的通過在電解液中添加石墨,提高Mg-9Gd-1Zn-0.4Zr（GZ91K）鎂合金微弧氧化膜層的耐蝕性能。方法通過微弧氧化法,在GZ91K鎂合金表面制備含和不含石墨的微弧氧化膜層。利用掃描電鏡（SEM）和能譜儀（EDS）、X射線衍射儀（XRD）、電化學(xué)工作站、浸泡實驗等手段,研究膜層的形貌、成分、物相和耐蝕性能。結(jié)果含石墨膜層較不含石墨膜層更加致密,孔洞更加細(xì)小。含石墨膜層主要由Mg、O、C、Si、P、Gd等成分組成,相比不含石墨膜層,除了C以外,成分變化不大。含和不含石墨膜層的物相均主要由MgO和Mg₂SiO₄等組成。隨著電解液中石墨濃度的增加,膜層的耐蝕性能相應(yīng)提高。添加5g/L石墨制備的試樣具有最佳的耐蝕性能,腐蝕電流密度僅為9.8×10^–9 A/cm²,相比未添加石墨試樣的耐蝕性能提高了500倍。模擬體液浸泡實驗顯示,含石墨量越高的試樣具有越低的析氫量,添加5 g/L石墨制備的試樣析氫量最低。結(jié)論在0～5 g/L添加量范圍內(nèi),石墨濃度越高,石墨顆粒越容易堵塞和切斷膜層中的部分孔洞,并阻礙腐... 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(07)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

不同石墨濃度電解液中制備的微弧氧化膜層微觀形貌

微弧氧化膜層的XRD圖譜如圖3所示。由于膜層較薄，因此圖譜中出現(xiàn)了較大的Mg基體的峰。除了Mg以外，膜層主要物相均為MgO和Mg2SiO4，且各物相的含量也基本不變，可見石墨濃度與膜層物相的關(guān)系不大。XRD圖譜未能檢測出石墨的特征衍射峰，這是由于石墨分散在陶瓷膜層中，在微弧氧化過程中沒有發(fā)生團聚[32]。根據(jù)前人的研究結(jié)果[33-35]，從放電通道噴射出的熔融態(tài)氧化物會將吸附在膜層表面的石墨包覆其中，凝固在孔洞周圍，噴射之后的負(fù)壓會將內(nèi)層的熔融氧化物和電解液吸進放電通道中，石墨顆粒隨之進入部分孔洞，從而進入膜層內(nèi)部。結(jié)合圖3能譜分析的結(jié)果，可以推斷加入的石墨顆粒分散存在于孔洞周圍及內(nèi)部，并沒有參與生成新的物相[36]。圖3 不同石墨濃度電解液中制備的微弧氧化膜層XRD圖譜

圖2 不同石墨濃度電解液中制備的微弧氧化膜層能譜分析結(jié)果試樣在模擬體液中的極化曲線如圖4所示，其腐蝕電位及由Tafel法擬合的腐蝕電流密度見表1�？梢钥闯觯S著電解液中石墨濃度的增加，制備的微弧氧化試樣在模擬體液中的腐蝕電位變化規(guī)律并不明顯，其中石墨的質(zhì)量濃度為1 g/L制備的試樣腐蝕電位比不含石墨試樣低，其余均比不含石墨試樣高。腐蝕電位越負(fù)，試樣的腐蝕傾向越大，但腐蝕電位的高低與腐蝕速率并沒有直接的關(guān)系，腐蝕電流密度的大小才是決定腐蝕速率的關(guān)鍵性因素[37]。從圖4和表1中可以看出，隨著電解液中石墨濃度增加，試樣的腐蝕電流密度降低了1～3個數(shù)量級，表明試樣的耐蝕性能顯著提高。其中，當(dāng)石墨的質(zhì)量濃度為5 g/L時，試樣的腐蝕電流密度最低，僅為9.8×10–9 A/cm2，和無石墨添加試樣的4.9×10–6 A/cm2相比，相差了500倍。

【參考文獻】：
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